縦裂

縦裂
上から見た人間の脳。上から下に走る中央縦溝が赤く見えます。
縦方向の亀裂は赤で表示されています（アニメーション）
詳細
識別子
ラテン	大脳縦裂、大脳縦裂
ニューロネーム	35
ニューロレックスID	ビルンレックス4041
TA98	A14.1.09.007
TA2	5417
ＦＭＡ	83727
神経解剖学の解剖用語 [Wikidataで編集]

大脳縦溝（または大脳溝、大縦溝、正中縦溝、大脳半球間溝）は、脊椎動物の脳の両大脳半球を分ける深い溝である。その中には、脳鎌と呼ばれる硬膜（髄膜の1つ）の延長がある。^[1]両半球の内面は、脳の外面と同様に、 脳回と脳溝によって複雑に折り重なっている。

皮質の3つの髄膜（硬膜、くも膜、軟膜）はすべて折り畳まれて縦溝の奥深くまで下がり、両半球を物理的に分離しています。脳鎌は両半球の間にある硬膜に付けられた名前で、その意味は髄膜の最外層であるという事実に由来しています。これらの層は皮質の両側葉間の直接的な接続を妨げ、そのため、あらゆる管は脳梁を通過する必要があります。脳鎌の血管は、正中矢状面に隣接する皮質の最も内側の表面に血液を供給します。^[2]

この溝は脳を分割しているが、人間の皮質の2つの半球は構造的にも機能的にも完全に対称的ではない。例えば、ウェルニッケ野にほぼ対応する側頭葉は、左半球の方が右半球よりも10倍大きいことがわかった。^[3]対照的に、基底核内の尾状核は右半球の方が大きいことがわかった。^[4]

脳梁は脳溝下の脳の2つの半分を繋ぎ、各半分の間で視覚、聴覚、体性感覚のメッセージを伝達します。脳梁は眼球運動と視覚知覚、覚醒と注意のバランスの維持、感覚刺激の位置を特定する能力を担っています。臨床現場では、てんかん患者は脳梁の分割から恩恵を受ける可能性があります。^{[5] [6]}

ホモ・サピエンスを含む現存する動物の大部分は、約6億年前に生息していた、左右相称動物と呼ばれる共通のミミズのような祖先から進化したと考えられている。左右相称動物とは、左右の体が対称的な動物である。この種が複雑な脳を持っていたかどうかはまだ議論の余地があるが、類似種の発達は、少なくとも頭骨と呼ばれる単純な前方の神経細胞の集まりを持っていたという仮説を支持している。 [ ^{7]さらに、研究により、この頭骨は左右相称で、}正中矢状面で分離された2つ以上の連結したサブコレクションで構成されていたことが示されており、^[8]このような分割の最初の例を示唆している。

神経堤は、哺乳類の胚では発生後20日目に出現する。^[9]図1に示すように、胚発生中に神経管が出現し、中空の構造に折り畳まれる。このプロセスは神経管形成としても知られている。^[10]神経管は中枢神経系が形成される場所であり、発生の後半で脳と脊髄の異なるセクションに細分化および分化される。これらの細分化は、分化した細胞を生物の正しい場所に向けるシグナル伝達分子によって起こる。^[11]この構造の両側は、ホモサピエンスの皮質の2つの半球を生み出すが、脳梁以外のどの点でも融合しない。その結果、縦溝が形成される。^[12]縦溝は発生後8週目という早い時期に出現し、妊娠10週目頃までに2つの半球を明確に分離する。^[13]

本質的に、この溝の目的は、脳を左半球と右半球の 2 つの半球に分けることです。各半球のいずれかの脳損傷または脳卒中の症例研究を通じて、脳の左側が身体の右側を制御し、右側が身体の左側を制御しているという証拠があります。^[14] 脳卒中患者は、左半球または右半球のいずれかが損傷した後に片側障害が見られ、身体の反対側に影響を及ぼします。^[15]各半球を分離することで、記憶、手順、認知機能の特化が可能になります。「分割脳実験」を通じて、左半球は数学、言語、一般的なロジスティクスに特化していることが示されています。^[16]右半球は、一般的に、音楽、芸術、顔認識、およびほとんどの空間イベントにさらに特化しています。^[17]

縦溝は視神経管でも役割を果たしている。これは（図4）に視交叉で示されており、視交叉は右目から左半球へ、左目から右半球へ神経を導く。縦溝は、この神経の誤った方向づけと交差を可能にする。^[18]交差は直感に反しているように思えるが、適応的な目的を果たしている。この目的は、立体視（奥行きと3次元の視覚）と両眼視の発達をもたらすことである。^[19]これら2つの要素を組み合わせることで、より広い視野を知覚できるようになり、これは溝の配置と構造によってもたらされる適応機能であるという仮説と一致する。視交叉を越えた神経が損傷すると、対応する目の視力喪失または機能障害を引き起こす。脳の右側が損傷し、神経が損傷または破壊されると、左目も損傷の程度に応じて変化する。^[20]

縦溝は、脳梁への障害のないアクセスを可能にするため、脳梁分離術（脳分離症を引き起こす脳神経外科手術）において重要な役割を果たしている。脳梁分離術は、難治性てんかんの薬物治療に用いられる手術法の1つで、脳梁を通って両半球の間を走る神経線維を分離する。脳神経外科医は、特殊な器具で両半球を物理的に引き離し、部分的脳梁分離術の場合は線維の約3分の2を、完全脳梁分離術の場合は線維全体を切断する。^[21]縦溝がなければ、脳梁分離術は、外科医が密に接続された皮質領域をナビゲートする必要があるため、はるかに困難で危険なものとなる。手術後、両半球は以前のように互いに通信することができなくなる。

患者の脳は通常、順応して日常生活に支障をきたさないが、認知テストによって患者が分離脳であるかどうかは簡単に判定できる。左半分に女性の顔、右半分に男性の顔があるキメラの図を使った実験では、中央の点に集中している分離脳の患者は、図の中の顔を指さすように促されると女性の顔を指し、図に描かれているものが何であるかを尋ねられると「男性」と答える。^[22]これは、紡錘状顔面領域（FFA）が右半球にあり、言語中枢が主に左半球にあるためである。

研究では、低周波反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)の適用が、時間知覚タスク中のさまざまな認知プロセスでテストされています。研究では、rTMS を「頭頂内側縦溝」に適用した場合の時間知覚テストに対する低周波 rTMS の効果を分析しました。調査結果では、この研究の参加者は短時間の時間知覚を過小評価し、長時間の時間知覚を過大評価するという仮説を裏付ける証拠が示されました。具体的には、20 人の参加者は 1 Hz rTMS を適用した後、1 秒の時間間隔を過小評価し、4 秒/9 秒の間隔を過大評価しました。^[23]

縦裂は、中央開頭術および翼状開頭術中に前頭骨内の効果的な外科手術経路として機能することができ、手術によって頭蓋骨に開きます。^{[24] [25]}多くの種で頭の形にバリエーションがありますが、犬は頭の形に関して大きなバリエーションがあることがわかっており、犬に効果的な脳外科手術手順を見つけることが困難になっています。この研究の目標の1つは、縦裂の解剖学と、短頭種（B）、長頭種（D）、中頭種（M）の犬の考えられるバリエーションを区別することです。側方大脳裂の形態は犬種間で均一でしたが、中頭種（M）の犬は手術経路が最も大きく、より多くの脳構造にアクセスできるのに対し、長頭種（D）の犬は手術経路が最も小さいことがわかりました。

脳梁は縦溝に比べて表面積がかなり小さいため（図3）、そこを通過する線維束は密集しており、同じ皮質中枢から発生しそこにつながる個々の線維束を区別するには、精密な追跡が不可欠です。このような接続を理解することで、対側の同時発生や、それらの損傷からどのような疾患が発生するかを理解できます。これらの線維束を画像化するには、拡散テンソル画像法（DTIまたはdMRI）、線維追跡（FT）アルゴリズム、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）が使用されます。^{[26] [27]}たとえば、後頭葉-脳梁線維束は、DTI-TF技術を使用して1～2 mmの精度で位置特定されました。これは視覚皮質の連携にとって非常に重要であり、それらの損傷は失読症、つまり読み書きができなくなる可能性があります。

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  顔面背側脳回
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  大脳。内側面。脳梁等の解剖。
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  人間の脳の基底図
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  大脳。視神経と嗅神経。下方視野。深部解剖。
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  大脳。下面図。深部解剖。
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  髄膜と浅脳静脈。深部解剖。上方からの眺め。
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  ラベル付き羊の脳解剖
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  ソボッタの解剖学アトラス1908年版の解剖図

• 脳機能の側方化

ウィキメディア・コモンズには、縦裂に関連するメディアがあります。

• 解剖学画像: ペンシルベニア州立大学の人体解剖学講義 (生物学 129) での nerv/brainsup2
• nih.gov の図